本专利申请要求于2016年11月30日提交的先前共同未决的美国非临时专利申请号15/365,762的优先权，该申请要求享有于2015年12月1日提交的先前共同未决的美国临时专利申请序列号62/261,727的优先权，其全部内容以引用方式并入本文。
背景技术：
光伏(PV)电池(常被称为太阳能电池)是熟知的用于将太阳辐射转换为电能的装置。光伏电池可组装成光伏板，可用于将光能转换成电能。光伏板所产生的电能可以通过电缆传输，用于住宅和/或商业用途。
在光伏电池的制造期间可以使用许多工艺，包括激光切割和接合操作。这些操作通常由不同的工具顺序执行。例如，光伏电池可以在激光工具中进行激光切割工艺，然后从激光工具中移出并装载到接合工具中以进行接合工艺。
附图简略说明
本发明在附图中以举例而非限制的方式进行说明，其中相同的附图标记表示类似的元件。
图1示出了光伏(PV)“超级”电池的侧视图。
图2示出了可以在超级电池中使用的太阳能电池的顶视图。
图3示出了多操作工具的透视图。
图4示出了由多操作工具加工的光伏电池的顶视图。
图5示出了具有旋转传送系统的多操作工具的示意图。
图6示出了具有旋转传送系统的多操作工具的示意图。
图7示出了具有线性传送系统的多操作工具的示意图。
图8示出了多操作工具的保护基板上的光伏电池的顶视图。
图9示出了通过具有激光划线工位和胶印工位的多操作工具来加工光伏电池的方法的流程图。
图10示出了执行连续多操作过程的多操作工具的示意图。
图11A-11C示出了可用于切割刻划光伏电池装置的示意图。
图12A-12D示出了通过热和压力可以固化超级电池的示例布置。
图13示出了计算机系统的示意图。
具体实施方式
本文描述了制造光伏(PV)电池的多操作工具和方法。以下具体实施方式本质上只是例证性的，并非意图限制所述主题的实施例或此类实施例的应用和用途。如本文所用，词语“示例性”意指“用作示例、实例或举例说明”。本文描述为示例性的任何实施方式未必理解为相比其它实施方式是优选的或有利的。此外，并不意图受前述技术领域、背景技术、
技术实现要素：
或以下具体实施方式中提出的任何明示或暗示的理论的约束。
本说明书包括提及“一个实施例”或“某个实施例”。短语“在一个实施例中”或“在某一实施例中”的出现不一定是指同一实施例。特定的特征、结构或特性可以任何与本公开一致的合适方式进行组合。
术语。以下段落提供存在于本公开(包括所附权利要求书)中术语的定义和/或语境：
“包括”。该术语是开放式的。如在所附权利要求书中所用，该术语并不排除其它结构或步骤。
“配置为”。各个单元或部件可被描述或声明成“配置为”执行一项或多项任务。在此类语境下，“配置为”用于通过指示所述单元/部件包括在操作期间执行一项或多项那些任务的结构而暗示结构。因此，可以说是将所述单元/部件配置成即使当指定的单元/部件目前不在操作(例如，未开启/激活)时也可执行任务。详述某一单元/电路/部件“配置为”执行一项或多项任务明确地意在对该单元/部件而言不援引35U.S.C.§112第六段。
“第一”、“第二”等。如本文所用，这些术语用作其之后的名词的标记，而并不暗示任何类型的顺序(例如，空间、时间和逻辑等)。例如，提及“第一”位置并不一定暗示该位置为某一序列中的第一个位置；相反，术语“第一”用于区分该位置与另一位置(例如，“第二”位置)。
“耦接”—以下描述是指元件或节点或结构特征被“耦接”在一起。如本文所用，除非另外明确指明，否则“耦接”意指一个元件/节点/特征直接或间接连接至另一个元件/节点/特征(或直接或间接与其连通)，并且不一定是机械连接。
此外，以下描述中还仅为了参考的目的使用了某些术语，因此这些术语并非意图进行限制。例如，如“上部”、“下部”、“上方”、“下方”、“前面”和“后面”等术语是指附图中提供参考的方向。如“正面”、“背面”、“后面”、“侧面”、“外侧”、“内侧”、“向左”和“向右”等术语描述了在一致但任意的参照系内组件的某些部分的取向和/或位置，或描述组件之间的相对取向和/或位置，通过参考描述所讨论组件的文字和相关的附图可以清楚地了解这些取向和/或位置。此类术语可包括上面具体提及的词语、它们的衍生词语以及类似意义的词语。
“阻止”—如本文所用，阻止用于描述减小影响或使影响降至最低。当组件或特征被描述为阻止行为、运动或条件时，它完全可以彻底地防止某种结果或后果或未来的状态。另外，“阻止”还可以指减少或减小可能会发生的某种后果、性能和/或效应。因此，当组件、元件或特征被称为阻止结果或状态时，它不一定完全防止或消除该结果或状态。
通过背景技术，参见图1，示出了光伏“超级”电池。超级电池100可以包括通过导电胶粘接材料或将一个太阳能电池102的正表面金属化图案电连接到相邻太阳能电池102的后表面金属化图案的粘合剂在重叠区域中彼此导电接合的多个相邻太阳能电池102。适用的导电胶粘接材料可包括(例如)导电粘合剂、导电粘合剂膜和胶带，以及常规焊料。导电胶粘接材料在相邻太阳能电池102之间的接合中提供机械顺应性，其适应由导电胶粘接材料的热膨胀系数和太阳能电池102的热膨胀系数之间的失配引起的应力。因此，接头可以有适应性以适应在安装现场部署后发生的环境温度变化。
参见图2示出了可用于超级电池的矩形太阳能电池的正表面或顶表面。太阳能电池102也可以使用其他形状。太阳能电池102的正表面金属化图案可以包括主栅线202，该主栅线位于太阳能电池102的长边之一的边缘附近并且平行于长边延伸实质上长边的长度。指状物204可以垂直连接到主栅线202，并且相对于彼此平行并延伸到太阳能电池102的短边，实质上是短边的长度。可选地，太阳能电池102上的正表面金属化图案包括平行于主栅线202且与其间隔开的旁路导体206。旁路导体206与指状物204互连以电绕过可以在主栅线202和旁路导体206之间形成的裂缝。这种能够在靠近主栅线202的位置切断指状物204的裂缝可以另外将太阳能电池102的区域与主栅线202隔离。旁路导体206在这种切断的指状物204和主栅线202之间提供替代的电路径。所示的示例示出了与主栅线202平行定位的旁路导体206，其围绕主栅线202的整个长度延伸，并且互连每个指状物204。
而且，通过背景技术，制造超级电池100的方法可以包括若干操作。例如，该方法可以包括在一个或多个硅太阳能电池102中的每一个上激光划刻一条或多条刻划线用以在硅太阳能电池102上限定多个矩形区域。该方法可以包括在与每个矩形区域的长边相邻的一个或多个位置处将导电胶粘接材料涂覆到一个或多个刻划硅太阳能电池102。可选地，可以将导电胶粘接材料涂覆到一个或多个硅太阳能电池102的顶表面的部分。硅太阳能电池102可以沿着刻划线分离以提供多个矩形硅太阳能电池102，每个矩形硅太阳能电池102具有设置在与相应长边相邻的相应正表面上的导电胶粘接材料的一部分。可选地，分离可以通过在一个或多个硅太阳能电池102的底表面和弯曲的支撑表面之间施加真空执行，以使一个或多个硅太阳能电池102抵靠弯曲的支撑表面而发生弯曲，并由此沿刻划线切割一个或多个硅太阳能电池102。矩形硅太阳能电池102可以与相邻的矩形硅太阳能电池102的长边成直线排列，并以叠层的方式与布置在其间的导电胶粘接材料的一部分重叠。然后可以固化导电胶粘接材料以将相邻重叠的矩形硅太阳能电池102彼此接合，并且将它们以串联方式电连接形成超级电池100。
在上述方法中执行的操作可以通过不同的工具单独执行。例如，太阳能电池102的激光划刻可以通过位于制造地板上的一个位置处的激光工具执行，并且导电胶的涂覆可以通过涂覆器在制造地板上的不同位置处执行。激光工具和涂覆器可以在物理上解耦，因为太阳能电池102可以由操作员从激光工具携运到涂覆器以执行每个操作。因此，诸如将太阳能电池102对准激光工具和涂覆器的子操作可以是重复的，这需要时间。此外，激光工具和涂覆器之间的间隔耗用昂贵的制造地板覆盖区。操作员还必须在激光划刻之后处理光电池，这可能导致太阳能电池102沿着刻划线过早分离并伴随着制造产量的降低(以及成本的增加)。
一方面，多操作工具将激光划线工位和胶印工位组合在单个设备中。更具体地，激光划线工位可以包括激光发射位置以划刻光伏电池，并且胶印工位可以包括印刷位置以在单个连续加工期间将导电胶涂覆到光伏电池。光伏电池可以在多操作工具的传送系统上装载和/或对准一次。传送系统然后可以沿着连续的传送路径移动支撑光伏电池的电池平台。随着光伏电池沿着连续的传送路径行进，它可以通过激光工位进行激光划刻并通过胶印工位接收导电胶。多操作工具可以需要比使用与涂覆器物理上解耦的激光工具更小的空间，因此，多操作工具可以减少制造地板覆盖区。此外，当将光伏电池从激光划线工位传送到胶印工位时，操作员不需要处理光伏电池，因此可以减少光伏电池断裂的可能性。通过使用多操作工具，制造产量可以因此提高。
上述诸方面可由本文中公开的多操作工具和方法实现。在下面的描述中，给出了许多具体细节，诸如具体的材料范围和部件结构，以便提供对本公开的实施例的透彻理解。对本领域的技术人员将显而易见的是，可在没有这些具体细节的情况下实践本公开的实施例。在其他情况中，没有详细地描述熟知的制造技术或部件结构，诸如具体类型的焊接或铆接工艺，以避免不必要地使本公开的实施例难以理解。此外，应当理解在图中示出的多种实施例是示例性的展示并且未必按比例绘制。
通过总结，本发明公开了一种用于激光划刻并将粘合剂涂覆到光伏电池的多操作工具。在某一实施例中，多操作工具包括在激光发射位置上具有激光头的激光划线工位。多操作工具还可以包括在印刷位置上具有印刷机头的胶印工位。具有电池平台和致动器的传送机系统可以操作以移动电池平台通过激光划线工位和胶印工位。更具体地，致动器可以可操作地耦接到电池平台，以沿着传送路径将电池平台从装载位置移动到相同的装载位置，例如沿着圆形路径的边界连续地移动。因此，传送路径可以连续地延伸通过装载位置、激光发射位置和印刷位置，使得电池平台可以将环形路线中的光伏电池从装载位置运送到卸载位置并返回到装载位置而不倒转方向。
同样通过总结，在某一实施例中，一种包括将光伏电池装载在多操作工具的传送系统的电池平台上的方法。传送系统可以包括可操作地耦接到电池平台的致动器，以沿着传送路径将电池平台从装载位置移动到相同的装载位置，例如沿着圆形路径的边界移动。该方法可以包括将电池平台沿着传送路径从装载位置移动到激光发射位置。激光发射位置可以位于多操作工具的激光划线工位的激光头下方，因此，当光伏电池沿着传送路径行进通过激光划线工位时，激光头可以在光伏电池的表面上激光划刻刻划线。该方法可以包括将电池平台沿着传送路径从激光发射位置移动到印刷位置。印刷位置可以位于多操作工具的胶印工位的印刷机头下方，因此，当光伏电池沿着传送路径行进通过胶印工位时，印刷机头可以在光伏电池的表面上涂覆粘合剂。
参见图3示出了多操作工具的透视图。当光伏电池302沿着连续路径移动时，多操作工具300可以组合若干功能，例如激光划刻功能和胶印功能，用以处理光伏电池302。因此，多操作工具300可以包括沿着连续路径定位的多个工位，用以在光伏电池302移动通过多操作工具300时接收和处理该光伏电池。
在某一实施例中，多操作工具300包括装载工位304。装载工位304可以是预定的空间，例如具有装载位置305的受控环境罩，在该装载位置上可以将光伏电池302输入到多操作工具300。光伏电池302可以由操作员手动放置在装载位置305处。在某一实施例中，诸如传送带或机器人臂的自动放置单元可以将光伏电池302从制造设施内的另一位置运送到装载位置305。
装载位置305可以是多操作工具300的传送系统上的某一位置。多操作工具300可以包括传送系统，用以将光伏电池302从装载位置305通过多操作工具300的一个或多个工位移动到多操作工具300的卸载工位328。传送系统可以包括可以放置光伏电池302的电池平台306。例如，电池平台306可以包括用于接收光伏电池302的平坦表面。光伏电池302可以在其自身重量下保持在电池平台306上。然而，电池平台306可以包括夹持机构，用以将光伏电池302固定到平坦表面。例如，电池平台306可以包括卡盘，诸如真空、静电或机械卡盘，用以夹持光伏电池302。
传送系统的电池平台306可以沿着连续路径移动通过多操作工具300的工位。因此，传送系统可以包括致动器，用以沿着传送路径312从装载位置305移动电池平台306通过多操作工具300的工位。例如，致动器可以是旋转致动器308，例如旋转步进电机或连杆系统，其被配置为使传动轴围绕轴线310旋转。因此，传送系统可以包括旋转台系统。致动器可以可操作地耦接到电池平台306以使电池平台306围绕轴线310旋转。例如，旋转致动器308可通过径向定向臂、桌平台或另一连杆连接到电池平台306，使得通过旋转致动器308对连杆的致动引起电池平台306沿着传送路径312从加载位置305移动。旋转致动器308可以施加连续的扭矩以在相同的旋转方向上连续地移动连杆，因此电池平台306可以沿着传送路径312从装载位置305以连续的环形路线移动返回到装载位置305。因此，电池平台306可以沿着传送路径312连续地行进通过沿着多操作工具300的传送路径312定位的工位。
传送路径312可以连续地延伸通过多操作工具300的每个工位。例如，传送路径312可以从装载工位304的装载位置305开始，并且围绕轴线310延伸通过激光划线工位314内的激光发射位置318且通过胶印工位320内的印刷位置324。如下所述，多操作工具300可以包括任何数量的处理工位，因此传送路径312可以延伸通过每个工位，使得电池平台306沿着传送路径312传送光伏电池302以在每个工位进行处理。
多操作工具300可以包括激光划线工位314。激光划线工位314可以包括用于将激光束导向激光发射位置318的激光头316。例如，激光头316可以位于激光发射位置318上，用以在光伏电池302通过激光划线工位314时将激光束向下导向光伏电池302。在下面进一步描述与激光划线工位314相关的附加细节和激光划刻光伏电池302的过程(例如，图4)配合。
多操作工具300可以包括沿着传送路径312定位的胶印工位320。胶印工位320可以包括用于朝向印刷位置324引导粘合剂(例如，导电胶)的印刷机头322。例如，印刷机头322可以位于印刷位置324上，用以在光伏电池302通过胶印工位320时将粘合剂向下导向光伏电池302。在下面进一步描述与胶印工位320相关的附加细节和涂覆粘合剂至光伏电池302的过程(例如，图4)配合。
多操作工具300可以包括在激光划线工位314和胶印工位320之后沿传送路径312定位的检测工位326或卸载工位328中的一个或多个。更具体地，光伏电池302可以沿着传送路径312从装载工位304通过激光划线工位314和胶印工位320行进到检测工位326和/或卸载工位328。在某一实施例中，检测工位326包括成像系统(例如照相机)，用以手动或自动地观察和检测加工后的光伏电池302。卸载工位328可以是，例如光伏电池302离开多操作工具300的连续路径即传送路径312的输出。例如，在通过多操作工具300的工位之后，光伏电池302可以离开到传运光伏电池302的传送输出330上，以进一步处理和/或组装到超级电池100中。
多操作工具300可以包含附加工位以提供不止激光划刻和胶印的功能。例如，图3所示的多操作工具300包括相对于轴线310以90度偏隔沿着传送路径312定位的四个工位。另外，对准工位、纸巢检测工位或其他加工工位可以沿着传送路径312定位。因此，上述多操作工具300的布局意图是说明性的而不是限制性的。例如，下面参照图5至图7描述多操作工具300的几种可选布局。然而，首先将描述与多操作工具300相关的多个单独的操作。
参见图4示出了由多操作工具处理的光伏电池的顶视图。激光划线工位314可以已经处理过光伏电池302，以在光伏电池302的表面404上形成若干刻划线402。光伏电池302可以是标准的矩形光伏电池302。例如，光伏电池302可以包括具有125毫米或156毫米侧边的刚性正方形基板。激光划线工位314可以用于光伏电池302上的刻划线402，用以限定将切割光伏电池302以形成窄矩形光伏电池条用以组装到超级电池100中的位置。激光划线工位314的激光头316可以在光伏电池302的划刻期间引导激光束修除材料。例如，激光束可以是烧蚀激光束。因此，激光划线工位314可以在不切穿整个电池厚度的情况下修除光伏电池302材料的一部分。举例来说，光伏电池302可以具有125至250微米之间的厚度，并且激光划线工位314可以划刻深度在60至100微米范围内的刻划线402。
激光印刷工位的激光头316可以包括检流计扫描仪、分束器或用于引导激光束穿过光伏电池302的表面404的另一机构。因此，刻划线402可以在表面上以任何图案形成。在某一实施例中，刻划线402可以在表面上彼此平行延伸，并且刻划线402的方向可以与传送路径312相切。刻划线402的切线取向可以促进光伏电池302离开传送系统(图11A-11C)之后的切割工艺。
仍然参见图4，胶印工位320可以处理光伏电池302，以在光伏电池302的表面404上涂覆粘合剂410。例如，可以通过使用喷墨或丝网印刷技术的胶印工位320将导电粘接材料涂覆到光伏电池302。丝网印刷技术可以是湿法工艺，其包括使用刮板将粘合剂410沿着刻划线402涂覆在表面上。例如，可以将粘合剂410涂覆在刻划边缘的1毫米内，例如，沿着刻划边缘覆盖0.25毫米的表面刻痕。因此，激光划刻和刮板移动的方向可以是平行的。换句话说，激光刻划线402的方向和刮板的取向可以是正交的或彼此垂直的。刮板沿着刻划线402的平行移动可以减小可破坏先前刻划的光伏电池302的断裂应力或施加应力的可能性。
多操作工具300的机械布局可以考虑到光伏电池302在通过传送路径312时的位置的可重复性和准确性。例如，在具有电池平台306围绕轴线310的旋转运动的多操作工具300的情况下，应该注意到，装载位置305、激光发射位置318和印刷位置324在距离轴线310(如图3)相同的半径370处在传送路径312上周向对齐。因此，由多操作工具300处理的每个光伏电池302可以包括一个或多个参考点，例如光伏电池302的拐角406或表面404上的参考点408，诸如表面金属化特征，其在由传送系统的电池平台306承载时围绕轴线310遵循相同的路径。这样，参考点408和传送路径312之间的相对距离可以是已知的，因此参考点408与激光发射位置318或印刷位置324之间的相对距离也可以通过关联而知道。例如，如果已知参考点408位于距传送路径312相对于轴线310径向向外50毫米的径向距离处，则当参考点408通过激光划线工位314并且与激光发射位置318径向对齐时，其也可以从激光发射位置318径向向外50毫米。这种相对定位的可重复性可以使用参考特征来进一步实现，诸如光伏电池302可以抵靠的电池平台306上的引脚，用以在每次装载光伏电池302时将参考点408记录在相同的位置中。传送系统还可以结合编码器以确保电池平台306的可重复和准确的移动。因此，在某一实施例中，可以使用多操作工具300来处理光伏电池302，而不使用在电池平台306与激光头316或印刷机头322之间的主动对准。然而，实际上，这种主动对准可以用于提高制造产量。
再次参见图3，多操作工具300可结合主动对准系统以将安装在电池平台306上的光伏电池302与沿着传送路径312的每个工位中的各种处理位置对齐。主动对准系统可以结合在其自己的工位内，例如对准工位502。主动对准系统可以作为单独的功能结合在不同的工位内，例如在装载工位304内，或者主动对准系统可以位于单独定义的工位外壳之外的多操作工具300内。例如，主动对准系统可以包括位于装载工位304处的传送路径312上或者沿着装载工位304与激光划线工位314之间的传送路径312定位的视觉系统350。
在某一实施例中，当光伏电池302安装在电池平台306上时，视觉系统350确定光伏电池302上的参考点408的位置。例如，当承载光伏电池302的电池平台306通过视觉系统350的照相机下方时，可使用计算机系统352的图像处理软件收集和处理图像数据，以确定参考点408的位置、拐角406的位置或光伏电池302的另一个位置指示器的位置。可以校准视觉系统350以确定识别的参考点408与多操作工具300的另一基准之间的相对距离。例如，计算机系统352可以计算参考点408和传送路径312之间沿着垂直于传送路径312的线的相对距离。类似地，计算机系统352可以计算参考点408和轴线310之间的相对距离。换句话说，计算机系统352可以计算多操作工具300的参照系内参考点408的绝对位置，或者计算机系统352可以计算参考点408与多操作工具300的基准之间的相对位置。
视觉系统350还可以利用与识别的参考点408的预定空间关系来确定光伏电池302上的特征位置。例如，光伏电池302的每个条带可以具有由相邻刻划线402之间的距离限定的预定宽度(例如，26毫米)。因此，如果在多操作工具300的参照系内确定了光伏电池302的拐角406的绝对位置，则可以确定刻划线402的左侧边沿着光伏电池302的边缘(作为示例)距拐角406为26毫米。本领域技术人员将理解，可以处理所捕集的图像数据以确定光伏电池302的其他物理特征，例如，可以识别在拐角406处相交的边缘并且可以用于计算光伏电池302相对于通过光伏电池302的轴线的旋转角度。因此，上面的示例说明视觉系统350可以确定光伏电池302的当前位置。
在确定光伏电池302的当前位置之后，可以确定光伏电池302相对于多操作工具300的其他部件的对准。可以使用编码器、接近传感器等来确定多操作工具300的参照系内的其他工具部件的绝对位置或相对位置。例如，可以确定激光发射位置318或印刷位置324与传送路径312之间沿着垂直于传送路径312的线的相对距离。这样的相对距离可以直接对应于光伏电池302上的参考点408的确定的相对位置。例如，如果确定光伏电池302的拐角406为从传送路径312径向向外50mm，则激光头316可以移动直到激光发射位置318也为从传送路径312径向向外50mm。当电池平台306通过激光头316下方的激光划线工位314时，可以引导激光束至拐角406(或光伏电池302的左边缘)。在某一实施例中，快门可以根据需要阻挡激光束。因此，激光头316或印刷机头322可以在多操作工具300的参照系内移动，以将激光发射位置318或印刷位置324与光伏电池302上的期望位置(例如沿着预定的刻划线402位置)对准。应该理解的是，激光头316或印刷机头的移动可以使用诸如检流计扫描仪、电机、机器人等机构来完成。这样的移动系统可以被称为对准致动器。此外，对准致动器的控制可以由计算机系统352执行。例如，可基于确定的光伏电池302上的参考点408的位置来致动对准致动器，以将工位的处理位置(例如，激光发射位置318或印刷位置324)与光伏电池302上的预定处理位置(例如刻划线402)对齐。
可以移动电池平台306以将工位的处理位置与光伏电池302上的预定处理位置对齐。例如，在将光伏电池302记录在装载工位304中、在对准工位中和/或沿着传送路径312之后，可操作地耦接到电池平台306的对准致动器354可基于确定的光伏电池302上的参考点408的位置来致动。对准致动器354可以是x-y工位，用以沿着传送系统的平面(例如在平台桌上)在任何方向上移动电池平台306上的光伏电池302。然而，对准致动器354可以是旋转致动器。例如，电池平台306可以围绕与多操作工具300的轴线310平行的轴线旋转，以使光伏电池302与多操作工具300的参照系的预定旋转角度或工位对准。因此，电池平台306可以移动到预定对准中以进行精确处理。
当电池平台306正在沿着传送路径312移动时，可以发生电池平台306的移动或工位头部的移动。也就是说，视觉系统350可以识别光伏电池302的位置，并且当传送系统继续围绕轴线旋转电池平台306时，光伏电池302可以移动到与即将到来的工位对准处。因此，可以以最有效的方式，例如根据每个系统部件的速度和惯性来进行工位头或电池平台306的调整。此外，电池平台306在对准工位(在视觉系统照相机处)和其他工位(激光划线工位314或胶印工位320)之间的连续移动允许光伏电池302经一次对准，之后的两次或更多次加工过程无需重新对准。
参见图5示出了具有旋转传送系统的多操作工具的示意图。在多操作工具300中可以包含附加工位。例如，如上所述，多操作工具300可以包括装载工位304、对准工位502、激光划线工位314、胶印工位320、检测工位326和卸载工位328。在某一实施例中，主动工位，即直接作用在光伏电池302上的多操作工具300的工位，可以布置在多操作工具300的大约180度处。也就是说，尽管在图3所示的实施例中，传送系统使电池平台306围绕轴线310从装载工位304旋转超过270度的弧到卸载工位328，但是如图5所示，电池平台306可以在装载工位304和卸载工位328之间旋转180度的弧。。因此，电池平台306可以在每个工位(图3)之间旋转90度，在每个工位之间旋转60度(图5)或另一个角度，这取决于工位在传送路径312周围的分布。
除了具有主动工位之外，多操作工具300可以包含一个或多个非主动工位，即不直接作用于光伏电池302的工位。例如，卡盘清洁工位506可以用于清洁电池平台306和/或卡盘。类似地，卡盘检测工位508可以用于检测电池平台306和/或卡盘。
多操作工具300可以是同轴工具。也就是说，光伏电池302可以是传送路径312的第一侧面上的多操作工具300的输入部504，并且光伏电池302可以在传送路径312的相对的第二侧面上离开多操作工具300。因此，诸如传送带之类的传送机可以沿着通过输入传送带和输出传送带的同一轴线直线排列。
参见图6示出了具有旋转传送系统的多操作工具的示意图。多操作工具300可能够同时在每个工位处理多个光伏电池302。例如，电池平台306可以包括多卡盘602。多卡盘602可以是具有相对于彼此定位的两个或多个卡盘的子系统，使得第一光伏电池302可以安装在第一卡盘604上并且第二光伏电池302可以安装在第二卡盘606上。应该理解的是，可以将多操作工具300配置成使用任何数量的卡盘或多卡盘602来固定任何数量的光伏电池302(例如，一个、两个、三个或更多个)。多卡盘602可以沿着传送路径312移动，并且可以在每个工位同时或顺序地处理光伏电池302。
参见图7示出了具有线性传送系统的多操作工具的示意图。以上以举例的方式描述了具有旋转传送系统的多操作工具300的布局。然而，传送系统可以包含不同的连续布局，例如线性传送系统702沿着线性路径移动光伏电池302。光伏电池302可以是在装载工位304(其也可以是对准工位502)处到线性传送系统702的输入部504。可以在由传送器系统702传送到随后的激光划线工位314或胶印工位320之前确定光伏电池302上的参考点408。线性传送器系统702可以包含例如，线性工位和/或传送带系统，使得光伏电池302遵循从传送机输入部504到传送机输出330的连续线性传送路径312。因此，将光伏电池302对准一次，然后在多操作工具300的多个后续工位中对光伏电池302执行若干处理的原理可适用于旋转和线性传送系统。例如，在确定光伏电池302上的参考点408的位置之后，光伏电池302可以具有在激光划线工位314处的顶表面中形成的一个或多个刻划线402。划线402已经在图7所示的光伏电池302中形成。此外，在确定参考点408的位置之后，光伏电池302可具有导电胶410，其沿着在胶印工位320处的顶表面中形成的划线402印刷。然后，光伏电池302可以沿传送路径前进到卸载工位328和/或检测工位326，以在退出到传送器输出330之前进行最终加工。
如上面每个实施例所示，可以一次将多个光伏电池302装载到多操作工具300中，并且因此，光伏电池302可以在对准工位502处与另一个正在被激光划线工位314和/或胶印工位320加工的光伏电池302同时对准。将会注意到，不需要手动处理光伏电池302以将光伏电池302从一个工位移动到另一工位，并且因此可以减少光伏电池302的破损导致的制造附带后果。相应地，可以在光伏电池302的表面中更深地形成刻划线402，因为未承受操作员处理，光伏电池302不必太过坚固。
在某一实施例中，多操作工具300的每个工位包括特定于其自身流程需求的环境。例如，激光划线工位314可以包括抽吸和/或排气以去除在激光划线流程期间产生的微粒。类似地，胶印工位320可以受温度控制以在印刷过程期间保持粘合剂粘度的一致性。因此，各加工工位可彼此隔离，例如以防止交叉污染。
参见图8，示出了多操作工具的保护基板上的光伏电池的顶视图。多操作工具300的附加特征可以进一步促进设备和过程的功能。例如，胶印工艺可以是湿法工艺，其中粘合剂410或其他异物可能无意中散布到传送系统上。例如，当胶印工位320的橡胶滚轴沿刮板沿刻划线402铺展粘合剂410，并且粘合剂410被迫离开光伏电池302到达下面的电池平台306时，可能发生这种情况。粘合剂410的此类无意散布可能降低制造产量。因此，将传送系统702与光伏电池302进行隔离的措施可能是合乎需要的。
保护基板802(如纸)可以安置于传送系统702与光伏电池302之间以减少粘合剂410由橡胶滚轴扩移至传送系统702上的可能性。更特别地，保护基板802可以被安置在光伏电池302下以捕集由光伏电池所散布的粘合剂410。保护基板802可以对粘合剂410进行充分的捕集。然而，在具有单一对准操作并随后进行激光操作和印刷操作的多操作工具300的情境中，进行激光操作期间，存在激光束可能烧蚀保护基板802的风险。更特别地，随着激光发射位置318处的激光束点在划线期间从光伏电池302的边缘向外前进，激光可以接触并烧蚀每块划线端部处的保护基板802。
在某一实施例中，保护基板802包括纸带1102，其具有经定位并且与光伏电池302上的刻划线402的端部对齐的多个狭缝间隔808。当激光束扫描光伏电池302表面时，激光点804可以穿过狭缝间隔808并且不会接触保护基板802。例如，狭缝间隔808可以在纸带中穿孔，并且在电池平台306和/或传送系统702中可以存在对应的孔以接收激光点804。也就是说，孔可以足够深以使激光器在其通过狭缝间隔808朝向传送系统702或卡盘时散焦。沿宽度方向间隔的狭缝间隔808可以具有与光伏电池302的宽度对应的尺寸。例如，狭缝间隔808的间距可以是156毫米，对应于具有156毫米侧边的正方形光伏电池302。狭缝间隔808之间沿传送路径312行进方向上的距离可对应于刻划线402之间的间距。例如，狭缝间隔808可以在传送路径312的方向上分离26毫米的距离，其对应于26毫米的刻划线402之间的间距。在某一实施例中，孔的宽度和/或长度尺寸可以小于刻划线402之间的间隔距离的一半，例如小于10毫米。
保护基板802可以包括具有卷绕到相应的传送带皮带轮上的端部的纸带。例如，纸带的第一端可以缠绕在第一滑轮上并且纸带的第二端可以缠绕在第二滑轮上。因此，第一滑轮的旋转可以使得纸带从第二滑轮退绕，并且缠绕在第二滑轮周围的纸被传递到第一滑轮。因此，当保护基板802沿传送路径312传送时，其可以在电池平台306下面连续行进。本文所述的纸带可以由原生纤维和/或再生纤维制成，并且可以用多种涂层(例如，粘合剂涂层、润滑剂、防火涂层、疏水涂层等)中的任何一种进行处理。纸张可以被标记(例如，应用数字、字母、符号等)以指明有用信息，例如卷筒中剩余的纸张量，或卷筒几乎耗尽的标志。应该理解的是，可以使用诸如塑料、布料、帆布、箔等的其他保护基板802来代替纸或者除了纸(例如，集成在纸中的塑料、布料、帆布、金属等)之外其他材料。例如，塑料、布料、帆布、金属等纸张添加剂可以提供结构支持。
参见图9，示出了通过具有激光划线工位和胶印工位的多操作工具来加工光伏电池的方法的流程图。将关于图10中所示的多操作工具300布局来描述该方法，其包括执行连续多操作加工的多操作工具300的示意图。
在操作902中，光伏电池302可以装载于多操作工具300的传送系统702上。例如，光伏电池302可以装载于传送系统702的电池平台306上。传送平台702可以包括可操作地连接至电池平台306的一个或多个致动器，用以将电池平台306沿着传送路径312，由装载位置305连续移动，使其回移至装载位置305。例如，致动器可以是可操作地耦接到电池平台306以使电池平台306围绕轴线310旋转的旋转致动器308。因此，装载位置305，激光发射位置318和印刷位置324可以在距离轴线310相同的半径370处在传送路径312上周向对齐。因此，当电池平台306沿着传送路径312从装载位置305连续行进到相同的装载位置305时，电池平台306可以通过装载位置305、激光发射位置318和印刷位置324。
在操作904中，例如，可以使用视觉系统350的照相机来确定光伏电池302的表面上的参考点408的位置。
在操作906中，可以执行光伏电池302的对准。例如，激光划线工位314的激光头316、粘合印刷工位320的印刷机头322或者保持光伏电池302的电池平台306中的一个或多个可以基于所确定的参考点408的位置进行移动。可对部件进行移动以使光伏电池302上的预定位置(例如刻划线402的起始位置)与激光头316或印刷机头322垂直对齐。
在操作908中，电池平台306可以沿传送路径312从装载工位304的装载位置305移动到激光划线台314的激光位置318。激光发射位置318可以在激光划线位置314的激光头316下方。在操作910中，激光划线工位314激光束可以在光伏电池302的表面上刻划一条或多条刻划线402。
在操作912中，电池平台306可以沿传送路径312从激光划线工位314的激光位置318移动到胶印工位320的印刷位置324。印刷位置324可以在胶印工位320的印刷机头322下方。在操作914中，可以将粘合剂410(例如导电胶410)印刷在光伏电池302的表面上。因此，光伏电池302可以经一次对准，然后可以被激光划刻并施以粘合剂410印刷，而无需在激光操作和印刷操作之间进行重新对齐。
在光伏电池302的表面上进行激光照射和印刷之后，电池平台306可以沿传送路径312移动到卸载工位328和/或检测工位326，在那里它可以由视觉系统350的照相机检测并且/或者卸载到传送机输出330上以退出多操作工具300。在光伏电池302经激光划刻并施以粘合剂410印刷之后，可以在光伏电池302上执行额外的加工工艺。这些加工工艺可以作为连续加工流程中的附加操作并入多操作工具300中，或者可以在光伏电池302离开多操作工具300之后执行，例如，当光伏电池302在传送机输出330上时执行。
参考图11A-11C，示出了可用于切割刻划光伏电池装置的示意图。图11A示意性地示出了可用于切割涂覆有导电胶410粘接材料的经划线的光伏电池302的示例装置的侧视图。使用多操作工具300可以以任一顺序进行导电胶410粘接材料的刻划和涂覆。已经涂覆有导电胶粘接材料，经划线的常规尺寸的光伏电池302可以从卸载工位326卸运至切割系统1100。也就是说，切割系统1100的穿孔带1102可以在传送机输出330处从卸载工位326接收光伏电池302。光伏电池302可以由穿孔移动带1102在切割系统1100的真空歧管1104的弯曲部分上传运。当光伏电池302越过真空歧管1104的弯曲部分时，通过带1102中的穿孔施附的真空将光伏电池302的底表面拉向真空歧管1104并由此弯曲光伏电池302。真空歧管1104的弯曲部分的曲率半径R可选择，使得以上述方式致使的弯曲光伏电池302沿着刻划线402切割光伏电池302以形成PV子电池1106。有利的是，光伏电池302可以通过该方法被切割而不接触已经涂覆有导电胶410粘接材料的光伏电池302的顶表面。
如果优选从刻划线402的一端(即，在光伏电池302的一个边缘)开始切割，则这可以使用图11A的切割系统1100通过将刻划线402布置为定向来实现以与真空歧管1104成角度θ，使得对于每条刻划线402而言，一端在另一端之前到达真空歧管1104的弯曲部分。如图11B所示，例如，光伏电池302可以其刻划线402与带1102的行进方向成角度地定向，并且歧管垂直于带1102的行进方向定向。作为另一个例子，图11C示出了以其刻划线402垂直于带1102的行进方向定向的电池，并且歧管以一定角度取向。
也可以采用任何其他适宜的设备对经导电胶粘接材料涂覆，经划线的光伏电池302进行切割，以利用预涂覆的导电胶粘接材料形成条状光伏电池302。例如，切割系统1100可以使用辊轮将压力施加到涂覆有导电胶粘接材料的光伏电池302的顶表面。在这种情况下，优选的是，辊轮仅在没有涂覆有导电胶粘接材料的区域中接触光伏电池302的顶表面。在将经划线的光伏电池302切割成条状之后，可将条状电池组装成超级电池100。
参考图12A-12D，示出了通过热和压力可以固化超级电池的示例布置。在图12A中，施加热和局部压力1202以固化或部分固化导电胶410以一次粘接一个接合点1204(重叠区域)。超级电池100可以由表面1206支撑，并且压力1202可以用棒、销或其他机械触点，从上方机械地施加到接头1204。可以利用热空气(或其他热气体)、红外灯或通过对施加局部压力1202至接头1204的机械触点进行加热，将将热量施加到接头1204。
在图12B中，图12A的布置被延伸至分批工艺，其同时将热量和局部压力1202施加到超级电池100中的多个接头1204。
在图12C中，未固化的超级电池100夹在防粘衬垫1212和可重复使用的热塑性板片1218之间，并且定位在由表面1206支撑的承载板1210上。将板片1218的热塑性材料选择为在超级电池100被固化的温度下发生熔化。例如，防粘衬垫1212可以由玻璃纤维和聚四氟乙烯(PTFE)形成，并且在固化工艺之后不粘附到超级电池100上。优选地，防粘衬垫1212由具有与太阳能电池102的热膨胀系数(CTE)匹配或实质上匹配的热膨胀系数的材料形成(例如，硅的CTE)。这是因为如果防粘衬垫1212的CTE与太阳能电池102的CTE差异太大，则太阳能电池102和防粘衬垫1212可以在固化过程期间以不同的量拉长，这将驱使超级电池100在接头1204处纵向牵引分开。真空囊1214覆盖此布置。例如，未固化的超级电池100从下方通过表面1206和承载板1210被加热，并且在囊与支撑表面1206之间牵引出真空1216。结果，囊通过熔化的热塑性板片1218将流体静压1202施加给超级电池100。
在图12D中，未固化的超级电池100由穿孔移动带1102穿过对超级电池100进行加热的烘箱1220传运。通过带1102中的穿孔施加的真空1216将太阳能电池102拉向带1102，由此向其两者之间的接头1204施加压力。当超级电池100穿过烘箱1220时，这些接头1204中的导电胶粘接材料固化。优选地，穿孔带1102由具有与太阳能电池102的CTE匹配或实质上匹配的热膨胀系数的材料形成(例如，硅的CTE)。这是因为如果带1102的CTE与太阳能电池102的CTE差异太大，则太阳能电池102和带1102可以在烘箱1220中以不同的量拉长，这将驱使超级电池100在接头1204处纵向牵引分开。
参见图13，示出了计算机系统的示意图。如上所述，举例来说，计算机系统352可以：捕集并分析来自对准工位502的视觉系统350的照相机的图像数据；执行计算以确定工具组件之间的相对位置；控制传送机系统的致动器和沿传送机路径312的工位；或者从检测工位326的成像系统的照相机捕集和分析图像数据。该计算机系统352是示例性的，并且本发明的实施例可以在多种不同的计算机系统上运行或由多种不同的计算机系统352控制，所述多种不同的计算机系统包括通用联网计算机系统352、嵌入式计算机系统、路由器、交换机、服务器装置、客户端装置、各种中间装置/节点、独立计算机系统352等。在某一实施例中，计算机系统352包括用于通信信息的地址/数据总线1302。例如，计算机系统352可以包括具有中央处理器1303(例如，中央处理单元)的主逻辑板，其耦接到总线以用于处理信息和指令。处理器1303可以执行存储在非暂时性计算机可读介质上的指令，以使得多操作工具300执行上述操作。计算机系统352的主逻辑板还可包括耦接到总线用于为中央处理单元存储信息和指令的数据存储特征，诸如计算机可用易失性存储器1304，例如，动态随机存取存储器(DRAM)。计算机可用非易失性存储器1306(例如只读存储器(ROM))也可以耦接到总线和/或安装在主逻辑板上，用于为中央处理器存储静态信息和指令。
计算机系统352可以包括耦合到总线1302的用于存储信息和指令的数据存储设备1320(例如磁盘或光盘和磁盘驱动器)。数据存储设备1320可以包括存储一组或多组指令(例如，软件1324)的非暂时性机器可读存储介质1322。软件1324可以包括例如软件应用程序。软件1324还可以在处理系统执行期间完全或至少部分地驻留在主存储器1304、静态存储器1306内和/或处理器1303内。更具体地说，主存储器1304、静态存储器1306和处理器1303(单个或多个)也可以构成非暂时性机器可读存储介质。
除处理和存储硬件之外，计算机系统352还可以包括各种输入和输出装置。例如，计算机系统352可以包括耦接到总线的字母数字输入装置1308和/或光标控制装置1310，用于将用户输入信息和命令选择通信到中央处理单元。同样，计算机系统352可以包括耦接到总线用于向用户显示信息的显示装置1312。此外，计算机系统352可以包括或耦接到多操作工具300的视觉系统350，以接收位置数据，例如指示光伏电池302上的参考点408的位置的图像数据。
尽管上面已经描述了具体实施例，但即使相对于特定的特征仅描述了单个实施例，这些实施例也并非旨在限制本公开的范围。除非另有说明，否则本公开中所提供的特征的示例旨在为例证性的而非限制性的。以上描述旨在涵盖将对本领域的技术人员显而易见的具有本公开的有益效果的那些替代形式、修改形式和等效形式。
本公开的范围包括本文所公开的任何特征或特征组合(明示或暗示)，或其任何概括，不管它是否减轻本文所解决的任何或全部问题。因此，可以在本申请(或要求其优先权的申请)的审查过程期间针对任何此类特征组合提出新的权利要求。具体地，参考所附权利要求书，来自从属权利要求的特征可与独立权利要求的那些特征相结合，来自相应的独立权利要求的特征可以按任何适当的方式组合，而并非只是以所附权利要求中枚举的特定形式组合。